JP4762596B2 - Chip bonding apparatus and bonding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リードフレームなどの基板に接着用のペーストを介して半導体チップをボンディングするチップのボンディング装置およびボンディング方法に関するものである。 The present invention relates to a chip bonding apparatus and bonding method for bonding a semiconductor chip to a substrate such as a lead frame via an adhesive paste.
半導体装置製造のダイボンディング工程では、リードフレームなどの基板に半導体チップを接着するためのペーストが塗布される。従来より、このペースト塗布装置として、塗布ノズルからペーストを吐出させながら塗布ノズルを基板に対して相対的に移動させることにより、基板上に所望形状のペーストを所定の描画パターンで塗布するペースト塗布技術が知られている(例えば特許文献1参照)。この特許文献例では、塗布ノズルからペーストを吐出させるペースト吐出機構として、定量吐出特性に優れたプランジャ式のポンプが用いられている。これにより、高粘度のペーストを対象とする場合においても、常に必要量のペーストが吐出され、高精度の描画塗布を行うことができるようになっている。
ところで上述のプランジャ式のポンプは定量吐出特性に優れているという利点はあるものの、高精度の摺動部を有する複雑な構造であることから、高粘度で硬化しやすいペーストを対象とする場合には、作動不良が発生しやすいという難点がある。すなわちペーストが摺動部を有する接液部分に付着した状態で放置すると摺動部の正常な動作が阻害されることから、正常な作動を確保するためには、ポンプ内部を分解・洗浄する保守作業を高頻度で反復実行することが求められる。 By the way, although the above-mentioned plunger type pump has the advantage that it has excellent quantitative discharge characteristics, it has a complicated structure with a high-precision sliding part, so when targeting pastes that are highly viscous and easily cured However, there is a problem that malfunction is likely to occur. In other words, if the paste is left in contact with the wetted part with the sliding part, the normal operation of the sliding part will be hindered. It is required to perform the work repeatedly with high frequency.
このような煩雑な保守作業を避けることを趣旨として、構造が簡単で取り扱いが容易な空圧式のディスペンサをペースト塗布に用いることが望まれている。しかしながら、空圧式のディスペンサは圧縮性を有する気体によってペースト押し出す構造であることからペーストの吐出量を安定させることが難しく、正確な吐出量を確保するためには煩雑な試行錯誤による条件出し作業を反復実行する必要があった。 In order to avoid such complicated maintenance work, it is desired to use a pneumatic dispenser with a simple structure and easy handling for paste application. However, since the pneumatic dispenser has a structure that extrudes the paste with a compressible gas, it is difficult to stabilize the discharge amount of the paste, and in order to ensure an accurate discharge amount, it is necessary to carry out condition work by complicated trial and error. It was necessary to execute it repeatedly.
そこで本発明は、空圧式のペースト吐出手段を用いる場合において簡便な設定操作によって安定したペーストの吐出量を確保することができるチップのボンディング装置およびチップのボンディング方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a chip bonding apparatus and a chip bonding method capable of ensuring a stable paste discharge amount by a simple setting operation when using a pneumatic paste discharge means.
請求項1記載の本発明は、基板上において空圧式のペースト吐出手段によってノズルからペーストを吐出しながら、移動機構によって前記ノズルを前記基板に対して相対移動させることによりペーストをチップのボンディング位置に描画塗布し、前記描画塗布されたペーストを介して前記基板にチップをボンディングするチップのボンディング装置であって、前記チップの形状・サイズデータ、前記チップがボンディングされた状態におけるペースト形状を規定するペースト形状データおよび前記描画塗布における描画パターンを規定する描画パターンデータを含むライブラリデータを記憶するライブラリデータ記憶部と、前記ペーストの粘度、前記ノズルの内径および管路長を含み、前記ノズルからペーストを吐出する際の吐出特性に関する吐出特性データ及び前記描画塗布における前記ノズルの相対移動速度を入力する操作入力部と、前記チップの形状・サイズデータ、前記チップがボンディングされた状態におけるペースト形状を規定するペースト形状データからペーストの必要体積を求める塗布量算出部と、前記描画塗布における描画パターンを規定する描画パターンデータから前記ペーストの描画長さを求める描画長さ算出部と、ボンディング動作の開始に際し前記操作入力部から入力された前記描画塗布における前記ノズルの相対移動速度と前記描画長さに基づいて描画時間を演算する描画時間算出部と、前記必要体積、描画時間および吐出特性データに基づいて前記ペースト吐出手段を駆動してペーストを吐出する際の吐出圧を演算する吐出圧演算部と、前記演算された吐出圧に基づいて前記ペースト吐出手段を作動させるとともに、前記相対移動速度および描画パターンに基づいて前記移動機構を制御する描画処理部とを備えた。 According to the first aspect of the present invention, the paste is moved to the chip bonding position by moving the nozzle relative to the substrate by the moving mechanism while discharging the paste from the nozzle by the pneumatic paste discharging means on the substrate. A chip bonding apparatus for applying a drawing and bonding the chip to the substrate via the drawing applied paste, the paste defining the shape / size data of the chip and the paste shape in a state where the chip is bonded a library data storage unit for memorize a library data including drawing pattern data defining a drawing pattern in the shape data and the rendering application, the viscosity of the paste, including the inner and conduit length of the nozzle, the paste from the nozzle Regarding discharge characteristics when discharging The operation input unit for inputting the ejection characteristic data and the relative movement speed of the nozzle in the drawing application, the shape / size data of the chip, and the necessity of the paste from the paste shape data defining the paste shape in a state where the chip is bonded An application amount calculation unit for obtaining a volume, a drawing length calculation unit for obtaining a drawing length of the paste from drawing pattern data for defining a drawing pattern in the drawing application, and an input from the operation input unit at the start of a bonding operation A drawing time calculation unit for calculating a drawing time based on the relative movement speed of the nozzle and the drawing length in the drawing application; and driving the paste discharging unit based on the required volume, drawing time, and discharge characteristic data. A discharge pressure calculation unit for calculating a discharge pressure when discharging the paste; Actuates said paste discharge means on the basis of the discharge pressure was, and a drawing processing unit that controls the moving mechanism based on the relative moving speed and the drawing pattern.
請求項2記載の本発明は、基板上において空圧式のペースト吐出手段によってノズルからペーストを吐出しながら、移動機構によって前記ノズルを前記基板に対して相対移動させることによりペーストをチップのボンディング位置に描画塗布し、前記描画塗布されたペーストを介して前記基板にチップをボンディングするチップのボンディング方法であって、前記チップの形状・サイズデータ、前記チップがボンディングされた状態におけるペースト形状を規定するペースト形状データからペーストの必要体積を求めるステップと、前記描画塗布における描画パターンを規定する描画パターンデータから前記ペーストの描画長さを求めるステップと、ボンディング動作の開始に際し前記描画塗布における前記ノズルの相対移動速度を指定するステップと、前記描画長さおよび前記相対移動速度に基づいて描画時間を演算するステップと、前記ペーストの粘度、前記ノズルの内径および管路長を含み、前記ノズルからペーストを吐出する際の吐出特性に関する吐出特性データを入力するステップと、前記必要体積、描画時間および吐出特性データに基づいて前記ペースト吐出手段を駆動してペーストを吐出する際の吐出圧を演算するステップと、前記演算された吐出圧に基づいて前記ペースト吐出手段を作動させるとともに、前記相対移動速度および描画パターンに基づいて前記移動機構を制御するステップとを含む。 According to the second aspect of the present invention, the paste is moved to the bonding position of the chip by moving the nozzle relative to the substrate by the moving mechanism while discharging the paste from the nozzle by the pneumatic paste discharging means on the substrate. A chip bonding method for applying a drawing and bonding the chip to the substrate via the drawing-applied paste, the paste defining the shape / size data of the chip and the paste shape in a state where the chip is bonded determining a required volume of the paste from the shape data; from drawing pattern data defining the writing pattern in the drawing is applied determining the drawing length of the paste, the relative of the nozzle in the drawing applied at the commencement of the bonding operation Specify the moving speed And a step of calculating a drawing time based on the drawing length and the relative moving speed, and a discharge characteristic when discharging the paste from the nozzle, including a viscosity of the paste, an inner diameter of the nozzle, and a pipe length A step of inputting discharge characteristic data relating to the above, a step of calculating a discharge pressure when discharging the paste by driving the paste discharge means based on the required volume, drawing time and discharge characteristic data, and the calculated discharge Operating the paste discharge means based on the pressure, and controlling the moving mechanism based on the relative moving speed and the drawing pattern.
本発明によれば、ペースト吐出手段の吐出圧設定に際し、チップの形状・サイズデータ、ペースト形状データおよび描画パターンデータ、描画塗布におけるノズルの基板に対する相対移動速度およびノズルからペーストを吐出する際の吐出特性に関する吐出特性データに基づいて、ペースト吐出手段の吐出圧を演算によって求めることにより、試行錯誤による条件出し作業を排して、簡便な設定操作によって安定したペーストの吐出量を確保することができる。 According to the present invention, when setting the discharge pressure of the paste discharge means, the shape / size data of the chip, the paste shape data and the drawing pattern data, the relative movement speed of the nozzle to the substrate in the drawing application, and the discharge when discharging the paste from the nozzle By calculating the discharge pressure of the paste discharge means based on the discharge characteristic data relating to the characteristics, it is possible to eliminate the condition setting work by trial and error and ensure a stable paste discharge amount by a simple setting operation. .
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態のチップのボンディング装置の斜視図、図2は本発明の一実施の形態のチップのボンディング装置の制御系の構成を示すブロック図、図3は本発明の一実施の形態のチップのボンディング装置のペースト塗布処理の処理機能を表す機能ブロック図、図4(a)は本発明の一実施の形態のペースト塗布の対象となる基板およびチップの斜視図、図4(b)は本発明
の一実施の形態のペースト塗布処理におけるペースト形状データの説明図、図5は本発明の一実施の形態のチップのボンディング装置によるボンディング作業のフロー図、図6,図7,図8,図9,図10は本発明の一実施の形態のチップのボンディング装置の表示画面を示す図、図11は本発明の一実施の形態のチップのボンディング装置におけるペースト塗布処理のフロー図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system of a chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4A is a functional block diagram showing the processing function of the paste application process of the chip bonding apparatus according to the embodiment, and FIG. 4A is a perspective view of the substrate and chip that are the objects of paste application according to the embodiment of the present invention. 4 (b) is an explanatory diagram of paste shape data in the paste application process according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a flow chart of the bonding operation by the chip bonding apparatus according to the embodiment of the present invention. 7, 8, 9 and 10 are diagrams showing display screens of the chip bonding apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a diagram of the chip bonding apparatus according to the embodiment of the present invention. It is a flow diagram of a strike coating process.
まず図1を参照してチップのボンディング装置の構造を説明する。図1においてチップ供給部1にはウェハシート2が保持テーブル(図示省略)によって保持されている。ウェハシート2には多数の半導体素子であるチップ3が貼着されている。チップ供給部1の側方には搬送路5が配設されており、搬送路5は基板6を搬送しペースト塗布位置およびボンディング位置に基板6を位置決めする。チップ供給部1の上方にはボンディングヘッド4が配設されており、ボンディングヘッド4はヘッド移動機構(図示省略)により水平移動および上下動する。
First, the structure of a chip bonding apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a
搬送路5の側方にはペースト塗布部9が配設されている。ペースト塗布部9は、移動テーブル10にノズル16aを備えたシリンジ16を装着した構成となっている。移動テーブル10は、Y軸テーブル11上にX軸テーブル12を段積みし、さらにその上にL型ブラケット13を介してZ軸テーブル14を垂直方向に結合して構成されている。Y軸テーブル11、X軸テーブル12、Z軸テーブル14は、それぞれY軸モータ11a、X軸モータ12a、Z軸モータ14aを備えている。X軸モータ12a、Y軸モータ11aおよびZ軸モータ14aを駆動することによりシリンジ16は基板6上で水平方向および上下方向に移動する。移動テーブル10は、ノズル16aを基板6に対して相対移動させる移動機構となっている。なお移動テーブル10によってノズル16aを移動させる替わりに、基板6をノズル16aに対して相対移動させる構成でもよい。
A
シリンジ16の内部にはチップ3を基板6に接着するペースト7が貯溜されており、シリンジ16にチューブ17を介してディスペンサ18によって空圧を付与することにより、ノズル16aからペーストを吐出する。ディスペンサ18には、正圧供給源19によってエアが供給される。シリンジ16、ノズル16aおよびシリンジ16に空気圧を付与するディスペンサ18は、空圧式のペースト吐出手段となっている。
A
基板6上面のチップ3がボンディングされるボンディング位置は、ペーストが塗布される塗布エリア6aであり、ノズル16aの吐出口を塗布エリア6a内に位置させ、ノズル16aからペーストを吐出させながらノズル16aを移動させることにより、基板6の表面のチップ搭載位置に設定された塗布エリア6a内にはクロス形状(X字形状)の塗布パターンでペースト7が描画塗布される。
The bonding position where the
このペースト塗布後、基板6は搬送路5上をボンディング位置8に送られ、位置決めされる。そして塗布エリア6a内に塗布されたペースト7上に、ボンディングヘッド4のノズル4aによってチップ供給部1からピックアップされたチップ3がボンディングされる。すなわち、図1に示すチップのボンディング装置は、基板6上において空圧式のペースト吐出手段によってノズル16aからペースト7を吐出しながら、移動機構によってノズル16aを基板6に対して相対移動させることにより、ペースト7をチップのボンディング位置に描画塗布し、描画塗布されたペースト7を介して基板6にチップをボンディングする。
After applying the paste, the
次に図2を参照して制御系の構成を説明する。図2において、ディスペンサ駆動部30は、ディスペンサ18を駆動してシリンジ16内にペースト吐出用の正圧を付与する。制御部20によってディスペンサ駆動部30を制御することにより、ディスペンサ18によってシリンジ16に付与される正圧が制御され、これによりノズル16aから吐出される
ペーストの吐出量が制御される。X軸モータ駆動部31、Y軸モータ駆動部32、Z軸モータ駆動部33は、移動テーブル10のX軸モータ12a、Y軸モータ11a、Z軸モータ14aをそれぞれ駆動する。ボンディングヘッド駆動部34はチップ3をボンディングするボンディングヘッド4を駆動する。
Next, the configuration of the control system will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the
記憶部21は、各部の動作や処理に必要なプログラムや制御データを記憶する。制御部20が記憶部21に記憶されたプログラムおよび制御データに基づいて各部を制御することにより、後述するペースト塗布処理実行される。操作・入力部22はキーボードやマウスなどの入力手段であり、操作指令やデータの入力を行う。表示部23はディスプレイ装置であり、操作入力時の案内画面を表示する。
The
次に図3を参照して、ペースト塗布処理機能について説明する。図3において、入力処理部40、表示処理部41、描画長さ算出部42、速度パターン算出部43、描画時間算出部44、塗布量算出部45および吐出圧算出部46は、制御部20が以下のデータに基づいて各部を制御することにによって行われる処理を示している。
Next, the paste application processing function will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the
まず記憶部21に記憶されるライブラリデータについて説明する。ライブラリデータは品種毎の設計データや各チップの品種に共通の基準データとしての性格を有するデータであり、チップのボンディング作業に先立って予め入力され、作業実行に際して記憶部21から読み出される。チップ形状・サイズデータ21aは、ボンディングの対象となるチップの形状やサイズに関するデータである。ペースト形状データ21bはチップ3が基板6にボンディングされた状態におけるペースト形状を規定するデータである。図4(a)に示すように、チップ3は基板6に塗布されたペースト7の上から基板6に対して押し付けられ、これによりペースト7はチップ3の周囲にフィレット形状にはみ出した状態となる。
First, library data stored in the
この状態におけるペースト形状は、図4(a)に示すチップ寸法X,Yとともに、図4(b)に示す3つのパラメータ(ペースト厚T、はみ出しB、はい上りH)によって数値的に表わされる。描画塗布されたペースト7を介して基板6にチップ3をボンディングする際には、この3つのパラメータT,B,Hを適切に管理すれば、良好なボンディング品質が得られる。ペースト厚Tはチップ3と基板6との間の隙間に介在するペースト7の厚みを示すものであり、はみ出しBはフィレット部の水平方向の拡がり寸法を、またはい上がりHはフィレット部の上下方向の拡がり寸法を示している。チップ寸法X,YとこれらのパラメータT,B,Hを組み合わせることにより、1つのチップ3をボンディングするためのペースト7の必要体積を計算により求めることができる。なお、ペースト形状の曲線部分は、適宜近似もしくは無視して計算を行う。
The paste shape in this state is numerically represented by the three parameters (paste thickness T, protrusion B, and rising H) shown in FIG. 4B together with the chip dimensions X and Y shown in FIG. When bonding the
描画パターンデータ21cは、ノズル16aを移動させて基板6にペースト7を塗布する描画塗布における描画パターンを規定するデータである(図7参照)。基本速度パターン21dは、移動テーブル10を駆動してノズル16aを基板6に対して相対移動させる際のY軸モータ11a、X軸モータ12a、Z軸モータ14aの回転速度の基本パターンを規定するデータである(図8参照)。したがって記憶部21は、チップ3の形状・サイズデータ、チップ3がボンディングされた状態におけるペースト形状を規定するペースト形状データおよび描画塗布における描画パターンを規定する描画パターンデータを含むライブラリデータを記憶するライブラリデータ記憶部となっている。
The drawing pattern data 21c is data defining a drawing pattern in drawing application in which the
入力処理部40は、操作入力部22から入力される操作入力信号を処理し、各部への制御コマンドを出力するとともに記憶部21へのデータ書き込みを行う。表示処理部41は、記憶部21に記憶されたデータを処理してペースト吐出量設定処理時の操作画面を表示部23に表示させる。描画長さ算出部42は、記憶部21に記憶されたチップ形状・サイズデータ21a、描画パターンデータ21cに基づいて、1つのチップ3をボンディング
するための描画塗布における描画長さを算出する。すなわちチップ形状・サイズデータ21aによってチップのサイズが与えられ、さらに描画パターンが指定されることにより、実際の描画形状が特定される。したがって実際に描画塗布を実行する際の描画長さを幾何学的に算出することができる。すなわち描画パターンデータ21cは、描画形状に関するデータおよび描画長さを算出するためのデータを含む形態となっている。
The
速度パターン算出部43は、記憶部21に記憶された基本速度パターン21dおよび操作入力部22からオペレータによって入力される速度指令に基づいて、Y軸モータ11a、X軸モータ12a、Z軸モータ14aを駆動する際の速度パターンを算出する。描画時間算出部44は、描画長さ算出部42によって算出された描画長さと、速度パターン算出部43によって算出された速度パターンに基づいて、1つのチップ3を対象とした描画塗布に要する描画時間tを算出する。
The speed pattern calculation unit 43 determines the Y-axis motor 11a, the X-axis motor 12a, and the Z-axis motor 14a based on the basic speed pattern 21d stored in the
塗布量算出部45は、記憶部21に記憶されたチップ形状・サイズデータ21a、ペースト形状データ21bに基づいて、1つのチップ3をボンディングするのに必要とされるペースト7の必要体積、すなわちペースト塗布量を算出する(図4参照)。吐出圧算出部46は、描画時間算出部44によって算出された描画時間および塗布量算出部45によって算出されたペースト塗布量および操作入力部22を介して入力される吐出特性データに基づいて、ノズル16aからペースト7を吐出させる際の吐出圧、すなわちディスペンサ18によってシリンジ16に付与される正圧の圧力値を算出する。
Based on the chip shape / size data 21 a and the paste shape data 21 b stored in the
ここで吐出特性データとは、ノズル16aからペースト7を吐出させる際の吐出し易さを示すデータであり、ここではペースト7の粘度やノズル16aの管流路内の流体に対する抵抗が用いられる。すなわち、ペースト7の粘度が高い場合やノズル16aの流体に対する抵抗が大きい場合には、ディスペンサ18によってシリンジ16に同一の吐出吐を付与しても、実際にノズル16aによって吐出されるペースト7の吐出量は少なくなる。
Here, the ejection characteristic data is data indicating the ease of ejection when the
このため本実施の形態においては、使用するペースト7の粘度およびノズル16aの流体に対する抵抗に応じた吐出圧を付与して、ペースト吐出量を極力安定させるようにしている。ここでは、ノズル16aの内壁とペースト7との摩擦を考慮してノズル16aの内径および管路長さに基づいて、後述する計算式を用いて圧力損失値を計算するようにしている。すなわち吐出特性データは、ペースト7の粘度、ノズル16aの内径および管路長を含む形態となっている。
Therefore, in the present embodiment, a discharge pressure corresponding to the viscosity of the
描画処理部47は、速度パターン算出部43によって算出された速度パターンに基づいてX軸モータ駆動部31、Y軸モータ駆動部32、Z軸モータ駆動部33を制御し、さらに吐出圧算出部46によって算出された吐出圧に基づいてディスペンサ駆動部30を制御することにより、ノズル16aから所定量のペースト7を吐出させながら所定の描画パターンにしたがってノズル16aを移動させることにより、基板6へペースト7を描画塗布する。
The
上記構成において、操作・入力部22および入力処理部40は、描画塗布におけるノズル16aの基板6に対する相対移動速度およびノズル16aからペースト7を吐出する際の吐出特性に関する吐出特性データを入力するデータ入力手段となっている。また吐出圧算出部46は、ライブラリデータ、移動速度および吐出特性データに基づいてペースト吐出手段を駆動してペーストを吐出する際の吐出圧を演算する吐出圧演算手段となっている。そして描画処理部47は、演算された吐出圧に基づいてペースト吐出手段を作動させるとともに、相対移動速度および描画パターンに基づいて移動機構(移動テーブル10)を制御する描画塗布制御手段として機能する。
In the above configuration, the operation /
次にチップのボンディング方法について、図5のフローに則して、図6〜図10を参照して説明する。図6〜図10の各図は、表示部23に表示される操作画面を示している。図5においてまずチップ形状・サイズデータ21a、ペースト形状データ21b、描画パターンデータ21cを含むライブラリデータを、ボンディング動作の開始に先立って記憶させる(ライブラリデータ記憶工程)(ST1)。
Next, a chip bonding method will be described with reference to FIGS. 6 to 10 in accordance with the flow of FIG. Each of FIGS. 6 to 10 shows an operation screen displayed on the
このデータ入力においては、図6に示すように、操作画面23aにはチップ3の外形がチップ形状表示枠24aに表示され、またボンディング状態におけるペースト形状を示すペースト塗布形状24bが表示される。そしてこれらの表示とともに、X,Y,T,B,Hの各値を入力するためのデータ入力枠24cが表示され、各入力枠内にデータ入力した後に操作ボタン24dを操作することにより、ペースト7の必要体積、すなわちペースト塗布量を算出するのに必要なデータ入力が完了する。
In this data input, as shown in FIG. 6, the operation screen 23a displays the outer shape of the
次いで表示部23には図7に示す操作画面23bが表示される。操作画面23bには、描画形状と描画経路を選択するための描画パターン25aが複数種類表示される。ここでは、描画形状としてクロス形状(X字形状)およびスノースター形状(クロス形状に十字形状を重ね合わせたもの)の2種類が予め準備されている。そして描画経路として通常描画と一筆書きとを選択できるようになっている。 Next, an operation screen 23b shown in FIG. A plurality of types of drawing patterns 25a for selecting a drawing shape and a drawing path are displayed on the operation screen 23b. Here, two types of drawing shapes are prepared in advance: a cross shape (X shape) and a snow star shape (a cross shape on which a cross shape is superimposed). Normal drawing and one-stroke drawing can be selected as the drawing path.
通常描画は、これらの描画形状をノズル16aによって描画塗布する際に、各描画要素ごとにペースト7の吐出を個別に発停する形態である。また一筆書きは、全ての描画要素へのペースト7の吐出を連続して途切れることなく行う形態である。同一の描画形状においても通常描画と一筆書きとによる場合では、描画長さが異なるため、本実施の形態ではこれらを区別するようにしている。そして描画形状と描画経路とを組み合わせて分類された描画パターンの選択番号を選択番号入力枠25bに入力し、操作ボタン25cを操作することにより、描画パターンデータの入力が完了する。上述のようにライブラリデータ記憶工程においては、描画パターンデータとして描画形状に関するデータおよび描画長さを算出するためのデータを記憶させるようにしている。
Normal drawing is a form in which the discharge of the
次にボンディング動作の開始に際し、描画塗布におけるノズル16aの基板6に対する相対移動速度およびノズル16aからペースト7を吐出する際の吐出特性に関する吐出特性データを入力する(データ入力工程)(ST2)。ここでは、まず図8に示すように、操作画面23cにノズル相対移動のための移動テーブル10の各モータの回転速度のパターンを規定する台形速度パターン26aが表示される。そして入力枠26bに、台形速度パターン26aにおける最大速度を各モータの定格最大速度に対する百分率の形で入力枠26bに入力し、操作ボタン26cを操作することにより、相対移動速度の入力が完了する。
Next, when the bonding operation is started, discharge characteristic data relating to the relative movement speed of the nozzle 16a with respect to the
次いで表示部23には、図9、図10に示すように、吐出特性データを入力するための操作画面23d、23eが順次表示される。これらの画面にはノズル16aの管路断面の詳細形状を示すノズル断面形状27aとともに、ペースト粘度を入力するための粘度入力枠27bが表示される。ここでノズル16aは一般に内径が異なる複数の管路要素によって構成される場合が多いことから、データ入力のための操作画面は管路要素毎に表示され、各操作画面には管路要素を示すインデックス番号を指示するためのインデックス表示枠27cが表示される。
Next, as shown in FIGS. 9 and 10, operation screens 23 d and 23 e for inputting discharge characteristic data are sequentially displayed on the
各操作画面では、特定の管路要素ごとに、管路長L、内径Dをそれぞれ管路長入力枠27d、管路内径入力枠27eを入力する。そしてさらに次の管路要素についてデータ入力を行う場合には操作ボタン27fを操作し、後続の管路要素がない場合には操作ボタン27gを操作する。すなわち図9の例において操作ボタン27fを操作することにより、図
10に示す操作画面23eが表示され、次の管路要素について同様の入力操作が実行される。上述のように、データ入力工程においては、吐出特性データとしてペースト7の粘度、ノズル16aの内径Dおよび管路長Lを入力するようにしている。
In each operation screen, the pipe length L and the inner diameter D are input to the pipe length input frame 27d and the pipe inner diameter input frame 27e for each specific pipe element. Further, the operation button 27f is operated when data is input for the next pipeline element, and the operation button 27g is operated when there is no subsequent pipeline element. That is, by operating the operation button 27f in the example of FIG. 9, the operation screen 23e shown in FIG. 10 is displayed, and the same input operation is executed for the next pipeline element. As described above, in the data input process, the viscosity of the
そしてこのデータ入力により、ペースト吐出手段を作動させてペーストを吐出する際の吐出圧を、ライブラリデータ、相対移動速度および吐出特性データに基づいて演算する(吐出圧演算工程)(ST3)。ここでは、(数1)に示す計算式を用いて吐出圧を算出するようにしている。 Based on this data input, the discharge pressure when the paste discharge means is operated to discharge the paste is calculated based on the library data, relative movement speed and discharge characteristic data (discharge pressure calculation step) (ST3). Here, the discharge pressure is calculated using the calculation formula shown in (Expression 1).
式(1)は、円形断面の管路内の圧力損失の計算式であり、L,U,Dはそれぞれ管路長、流速、管路内径を示しており、ηはペーストの粘度を示している。ここで流速Uは、ペースト塗布量Vと描画時間tを用いて、式(2)によって算出される。したがって、図9、図10に示すように、2つの管路要素から成るノズル16aを対象とする場合には、式(2)を式(1)に代入して得られた式(3)を圧力損失Pを算出するための実用式として用いる。なお、適正な吐出圧を求めるための計算式として、(数1)以外の計算式、例えば実際に圧力損失を実測することにより得られた結果を整理した近似式などを用いるようにしてもよい。 Formula (1) is a calculation formula for pressure loss in a pipe having a circular cross section, L, U, and D indicate the pipe length, flow velocity, and pipe inner diameter, respectively, and η indicates the viscosity of the paste. Yes. Here, the flow velocity U is calculated by the equation (2) using the paste application amount V and the drawing time t. Therefore, as shown in FIGS. 9 and 10, when the nozzle 16a composed of two pipe elements is targeted, the expression (3) obtained by substituting the expression (2) into the expression (1) is expressed as follows. It is used as a practical formula for calculating the pressure loss P. In addition, as a calculation formula for obtaining an appropriate discharge pressure, a calculation formula other than (Equation 1), for example, an approximate formula obtained by organizing the results obtained by actually measuring the pressure loss may be used. .
そしてこのようにして、演算された吐出圧に基づいてペースト吐出手段を作動させるとともに、入力された相対移動速度および描画パターンに基づいてノズルを基板に対して相対移動させる(ST4)。すなわち演算された吐出圧に基づいてディスペンサ18を作動させるとともに、入力された相対移動速度および描画パターンに基づいて、移動テーブル10(移動機構)を制御する(描画塗布制御工程)。この描画塗布制御工程においては、演算によって求められた圧力損失Pに対応した吐出圧をシリンジ16に付与することにより、描画時間tの間に所望のペースト塗布量Vがノズル16aから吐出される。そしてこ
のようにしてペースト7が描画塗布された基板6に、チップ3をボンディングする(ST5)。
In this way, the paste discharge means is operated based on the calculated discharge pressure, and the nozzle is moved relative to the substrate based on the input relative movement speed and drawing pattern (ST4). That is, the
上述のチップのボンディング方法におけるペースト塗布処理は、図11に示す処理フローの形態で把握することが可能である。まず、チップ3の形状・サイズデータ、チップ3がボンディングされた状態におけるペースト形状を規定するペースト形状データからペースト7の必要体積(ペースト塗布量V)を求める(ST11)。次いで描画塗布における描画パターンを規定する描画パターンデータから、ペースト7の描画長さを求める(ST12)。そしてボンディング動作の開始に際し、描画塗布におけるノズル16aの相対移動速度を指定する(ST13)。
The paste application process in the above-described chip bonding method can be grasped in the form of a process flow shown in FIG. First, the required volume (paste application amount V) of the
この後、描画長さおよび前述の相対移動速度に基づいて描画時間tを演算する(ST14)。次いでペーストの粘度、前記ノズルの内径Dおよび管路長Lを含み、ノズル16aからペースト7を吐出する際の吐出特性に関する吐出特性データを入力する(ST15)。次いで必要体積、描画時間tおよび吐出特性データに基づいて、ディスペンサ18を駆動してペースト7を吐出する際の吐出圧を演算する(ST16)。そして演算された吐出圧に基づいてディスペンサ18を作動させるとともに、前述の相対移動速度および描画パターンに基づいて移動テーブル10(移動機構)を制御する(ST17)。
Thereafter, the drawing time t is calculated based on the drawing length and the above-mentioned relative movement speed (ST14). Next, discharge characteristic data relating to the discharge characteristics when discharging the
上記説明したように本実施の形態においては、空圧式のペースト吐出手段の吐出圧設定に際し、チップの形状・サイズデータ、チップがボンディングされた状態におけるペースト形状を規定するペースト形状データおよび描画塗布における描画パターンを規定する描画パターンデータを、ライブラリデータとして予め記憶させるようにしている。そしてノズル16aの相対移動速度やペースト7の粘度、ノズル16aの流体に対する抵抗など、チップの品種に応じて変更される度合いが強いデータは、ボンディング作業の実行に際して必要に応じて入力するようにしている。
As described above, in the present embodiment, when setting the discharge pressure of the pneumatic paste discharge means, the shape / size data of the chip, the paste shape data defining the paste shape in a state where the chip is bonded, and the drawing application The drawing pattern data defining the drawing pattern is stored in advance as library data. The data that is strongly changed according to the type of the chip, such as the relative movement speed of the nozzle 16a, the viscosity of the
このような構成を採用することにより、ペーストやノズルの種類を塗布対象に応じて高頻度で取り替える必要がある場合においても、適正な吐出圧の設定を簡単なデータ入力のみで行うことができる。したがって、従来より構造が簡単で取り扱いが容易な空圧式のディスペンサをペースト吐出手段として採用する場合に必要とされた煩雑な試行錯誤による条件出し作業を行う必要がなく、簡便な設定操作によって安定したペーストの吐出量を確保することができる。 By adopting such a configuration, even when it is necessary to frequently change the type of paste or nozzle according to the application target, an appropriate discharge pressure can be set only by simple data input. Therefore, it is not necessary to perform the condition setting work by the complicated trial and error required when adopting a pneumatic dispenser that has a simpler structure and is easier to handle as the paste discharging means than the conventional one, and is stable by a simple setting operation. The amount of paste discharged can be ensured.
本発明のチップのボンディング装置およびチップのボンディング方法は、試行錯誤による条件出し作業を排して簡便な設定操作によって安定したペーストの吐出量を確保することができるという効果を有し、リードフレームなどの基板に接着用のペーストを介して半導体チップをボンディングする分野に有用である。 The chip bonding apparatus and the chip bonding method of the present invention have an effect that a stable discharge amount of paste can be ensured by a simple setting operation without the condition setting work by trial and error, such as a lead frame. This is useful in the field of bonding a semiconductor chip to a substrate of the substrate via an adhesive paste.
3 チップ
6 基板
7 ペースト
9 ペースト塗布部
10 移動テーブル
16 シリンジ
16a ノズル
18 ディスペンサ
3
Claims (2)
前記チップの形状・サイズデータ、前記チップがボンディングされた状態におけるペースト形状を規定するペースト形状データおよび前記描画塗布における描画パターンを規定する描画パターンデータを含むライブラリデータを記憶するライブラリデータ記憶部と、前記ペーストの粘度、前記ノズルの内径および管路長を含み、前記ノズルからペーストを吐出する際の吐出特性に関する吐出特性データ及び前記描画塗布における前記ノズルの相対移動速度を入力する操作入力部と、前記チップの形状・サイズデータ、前記チップがボンディングされた状態におけるペースト形状を規定するペースト形状データからペーストの必要体積を求める塗布量算出部と、前記描画塗布における描画パターンを規定する描画パターンデータから前記ペーストの描画長さを求める描画長さ算出部と、ボンディング動作の開始に際し前記操作入力部から入力された前記描画塗布における前記ノズルの相対移動速度と前記描画長さに基づいて描画時間を演算する描画時間算出部と、前記必要体積、描画時間および吐出特性データに基づいて前記ペースト吐出手段を駆動してペーストを吐出する際の吐出圧を演算する吐出圧演算部と、前記演算された吐出圧に基づいて前記ペースト吐出手段を作動させるとともに、前記相対移動速度および描画パターンに基づいて前記移動機構を制御する描画処理部とを備えたことを特徴とするチップのボンディング装置。 While the paste was ejected from the nozzle by the pneumatic paste ejecting means on the substrate, the paste was drawn and applied to the chip bonding position by moving the nozzle relative to the substrate by the moving mechanism, and the drawing was applied. A chip bonding apparatus for bonding a chip to the substrate via a paste,
Shape and size data of said chip, said chip library data storage unit for memorize a library data including drawing pattern data defining a drawing pattern in the paste shape data and the drawing application defines the paste shape in the bonded state An operation input unit that includes the viscosity of the paste, the inner diameter of the nozzle, and the pipe length, and inputs discharge characteristic data relating to discharge characteristics when discharging the paste from the nozzle, and the relative movement speed of the nozzle in the drawing application , The shape / size data of the chip, a coating amount calculation unit for obtaining a required volume of paste from paste shape data that defines the paste shape in a state where the chip is bonded, and drawing pattern data that defines a drawing pattern in the drawing application To the pace A drawing length calculation unit for obtaining a drawing length of the drawing, and a drawing for calculating a drawing time based on the relative movement speed of the nozzle and the drawing length in the drawing application input from the operation input unit at the start of a bonding operation A time calculation unit, a discharge pressure calculation unit that calculates a discharge pressure when the paste discharge unit is driven to discharge a paste based on the required volume, drawing time, and discharge characteristic data; and the calculated discharge pressure A chip bonding apparatus comprising: a drawing processing unit that activates the paste discharge unit based on the relative movement speed and controls the moving mechanism based on the relative movement speed and the drawing pattern .
前記チップの形状・サイズデータ、前記チップがボンディングされた状態におけるペースト形状を規定するペースト形状データからペーストの必要体積を求めるステップと、前記描画塗布における描画パターンを規定する描画パターンデータから前記ペーストの描画長さを求めるステップと、ボンディング動作の開始に際し前記描画塗布における前記ノズルの相対移動速度を指定するステップと、前記描画長さおよび前記相対移動速度に基づいて描画時間を演算するステップと、前記ペーストの粘度、前記ノズルの内径および管路長を含み、前記ノズルからペーストを吐出する際の吐出特性に関する吐出特性データを入力するステップと、前記必要体積、描画時間および吐出特性データに基づいて前記ペースト吐出手段を駆動してペーストを吐出する際の吐出圧を演算するステップと、前記演算された吐出圧に基づいて前記ペースト吐出手段を作動させるとともに、前記相対移動速度および描画パターンに基づいて前記移動機構を制御するステップとを含むことを特徴とするチップのボンディング方法。 While the paste was ejected from the nozzle by the pneumatic paste ejecting means on the substrate, the paste was drawn and applied to the chip bonding position by moving the nozzle relative to the substrate by the moving mechanism, and the drawing was applied. A chip bonding method for bonding a chip to the substrate via a paste,
Determining the required volume of the paste from the shape / size data of the chip, the paste shape data defining the paste shape in a state where the chip is bonded, and the drawing pattern data defining the drawing pattern in the drawing application. determining a drawing length, a step of specifying the relative moving speed of the nozzle in the drawing applied at the commencement of the bonding operation, a step of computing the drawing time on the basis of the drawing length and the relative speed, Based on the step of inputting discharge characteristic data relating to discharge characteristics when discharging paste from the nozzle, including the viscosity of the paste, the inner diameter of the nozzle, and the pipe length, and the required volume, drawing time, and discharge characteristic data Drive the paste discharging means to paste A step of calculating a discharge pressure at the time of discharge, and a step of operating the paste discharge unit based on the calculated discharge pressure and controlling the moving mechanism based on the relative movement speed and the drawing pattern. A chip bonding method characterized by the above.
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